浅层热能范文-盘古文库

浅层热能范文

资料大全

来源：漫步者

作者：开心麻花

2025-09-19

浅层热能范文（精选3篇）

浅层热能第1篇

部品(产品)名称:浅层地热能冷热响应测试车

专利种类:实用新型和发明专利

批准时间:审批中

产品参考价格(元):500000元

二、申报技术说明

1、申报技术的先进性与水平分析:该测试系统能够在任何季节测定,基于土壤源热泵系统的岩石换热能力,与传统的热响应测试仪相比,该系统可以稳定的建立地埋管换热孔冬夏季的实际运行情况,而不需要繁杂的模型计算,因此其测试结论更加全面准确,目前测试系统在国内处于领先水平。

2、主要技术特点与性能指标:

(1)实现地埋管换热孔的进出水温度控制;

(2)实现系统流量控制;

(3)实现测试的全自动无人值守控制。

3、应用范围及条件:用于基于土壤源热泵系统的地埋管换热,冬夏季的换热能力。

4、产品生产执行标准(采用国家标准、行业标准请填写相应标准和标准名称):

GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》

GB/T19409-2003《水源热泵机组》

三、己推广应用单位和工程名单

四、申报单位基本情况

单位名称:北京市华清地热开发有限责任公司

通讯地址:北京市朝阳区立水桥甲2号

法人代表:王进荣

联系人:毕文明

联系电话:13910214843

传真:010-84845244

邮政编码:102218

对浅层地热能勘察评价的认识第2篇

我们把浅层地热能定义为储存在地下一定深度范围内的地热资源, 温度低于25℃。我们知道从地表到地下20m左右是随气温变化的变温带, 在北京地区从15m~22m (其他地区这个数字可能有变化) 是恒温带, 不受季节变化而变化。从20m再往下, 受大地热流的影响, 是逐渐增温的, 一般是100m增温3℃, 这叫增温带。由于浅层地热能开发利用的深度各地不同, 为了有一个统一标准, 我们定为200m这样一个埋深, 这个深度之内的岩土体和地下水中储存的热量, 叫浅层地热能, 是地热资源的一部分。由于地源热泵技术的发展, 使过去不能利用的这部分地热能得以利用, 虽然热泵可以用各种热源, 这里包括中水、污水、海水, 但是其中有一大部分利用的是浅层地热能, 包括地埋管的系统和地下水的抽灌系统。2007年北京地勘局按照市政府的要求, 进行了浅层地热能利用调查, 截止到2007年上半年, 北京市的供暖面积已经超过1000万m2, 沈阳、大连和其他城市的供热面积也在迅速增加。

在开发过程中, 从2005年开始, 按照国土资源部的要求, 我们加强了浅层地热能的勘察和评价工作。这个工作也需要制定一些技术要求和标准, 所以以下内容是我们制定标准过程当中的一些初步认识。我们把为浅层地热能开发服务的地质勘察工作分成两类, 一类是区域浅层地热能调查, 第二类是为地源热泵工程的浅层地热能勘察。

区域浅层地热能调查的服务对象是为政府管理服务, 当然也为用户科学利用服务。通过查明一个区, 包括行政区或者是自然单元, 浅层地热能的数量、质量和分布规律, 为制定区域规划, 保证浅层地热能的可持续利用, 为保护资源和科学管理提供依据。区域评价要在充分利用现有的水文地质、工程地质勘察基础之上, 补充必要的野外勘察实验, 最后做出科学、合理的评价。从2006年提出这项工作以后, 北京市政府、河北国土资源厅等都分别下达了任务, 我们一边编制技术规范、技术要求, 一边开展工作, 为保护地热能提供必要的基础数据。

首先要提出一个适宜性分区, 划出整个适宜区和不适宜区。对于地源热泵的两种换热系统, 地下水换热系统和地下埋管换热水系统进行适宜性分区, 再根据适宜的条件进行等级的划分。另外要评价适宜开发浅层地热能的面积。我们国家从北边的寒带一直到南边的亚热带, 两种换热系统的适宜性先做一个大的分区, 毕竟这还是主要以城市地区为主, 在城市评价区域里进行这三个区的划分。最近, 北京地勘局对北京平原6 700km2的范围里, 已经做出了这样的区划, 考虑的主要因素是水文地质, 比如说地下水换热系统, 涉及到地下水的埋深、含水层特征、渗透系数、给水度等, 北京的西部就适宜地下水系统, 而通州区以东就划为不适宜区, 这是自然状况, 当然还有环境约束和政策的约束。按照要求, 水源地的保护区就不适宜。从全国来讲, 我们目前还在摸索阶段, 像东北的北部只供热不制冷, 地埋管就不适应。我们提出的这些是作为区域评价的最主要的一个成果, 为管理者服务, 也是为用户提供的一个基础依据。这些标准和具体的划法都在一边摸索一边做。据统计北京现在已经有480多项工程, 其中400项左右是地下水回灌水系统。

我们认为对于地源热泵工程进行浅层地热能的勘察是必须的, 不是说光是打个井, 埋个管就算完成基础工作, 必须在一整套规定之上, 进行系统的为地源热泵工程的浅层地热能勘察。这个勘察需要进行必要的野外实验, 查明这个场地的地热地质情况, 实测岩土体的参数, 包括这几种必要的野外实验。对于地下水换热系统必须要进行地下水回灌试验, 对于地埋管的热量参数必须要进行现场的测试, 好多地方都是取一个经验值或者理论值就来做设计, 这是不行的。每一个工程要进行实验, 不管是进口的还是国内的实验装置、实验车或者是实验仪器都必须进行地埋管的现场换热实验, 求得岩土体的热物性参数。

对于地下水换热系统, 必须要确定地下水的循环利用量, 计算评价方法除了过去按水文地质来评价抽水量、可采水量以外, 关键是要确定能够回灌的水量, 只有能抽出来又能灌下去的量, 而且又不产生环境问题的水量, 才能作为这个系统能够取得热量数据的依据。同时要评价水井的堵塞问题, 水质的腐蚀性, 在这些基础上做换热工程井的选型和水泵的选型提供依据。

对于如何评价浅层地热能的资源量, 由于浅层地热能最主要的是利用地层进行热量的储存和释放, 也就是作为一个调节作用, 所以首先要评价地下一定深度范围里地热热量的储存量, 同时要评价区域的地热能的可开采量。可开采量的概念是讲在这个评价区里, 在取热期平均可取热量, 取热期的概念就是120d或者是供暖期。采用合理的开采利用方案, 经过非取热期地温能够恢复, 包括自然的补给热量的恢复和制冷期的存热, 能够达到多年热均衡的浅层地热能的在取热期可开采的热量, 区域评价是为宏观管理服务, 要算一个平均量。

由于换热系统的不同, 进行适宜性分区, 在这个基础上再分别计算两类换热系统的可开采热量。地下水换热系统, 首先要评价地下水循环利用量, 这个除了按过去可开采地下水来算这个量, 还要看回灌能力, 必须考虑三到四个约束条件。首先是回灌能力的约束, 这些水灌得下去还是灌不下去, 如果灌不下去, 这个循环利用量就没有。第二个是地下水抽水和回灌对环境的各种影响。比如说, 地下水中含砂, 砂子抽出来没有灌下去, 长时期抽灌对于敏感的建筑物会有影响。另外如果是在水源地的附近, 对于重要水源地是否有影响?这些约束也是作为确定循环利用量的条件。第三个是经济约束, 包括经济合理性。再一个约束是政策约束, 水行政主管部门明确规定有一些地区不允许进行这种地下水抽灌, 这个量就不能算。搞清楚这个区域里地下水循环利用量以外, 根据合理的温差就可以评价浅层地热能可利用量。在地下水, 特别是地下水渗透速度比较快的地区, 对整个区域地下水温的影响应该说是不大的, 所以在这个地方, 算区域的时候, 确定在满足这些约定条件下的可循环利用量, 根据温差, 就可以评价浅层地热能的地热利用量。

关于地埋管系统单位面积的取热值, 经过几十年的工作, 中国大地热流值已经搞清楚, 从每平方千米上百毫瓦到几十毫瓦, 大地热流值是地球深部的热量在浅层的反映。我们定义了浅层地热能可利用系数, 利用这个系数和面积来评价区域地埋管系统的可采热量。关键是这个系数怎么求, 在有工程的地方, 实际的取得热量和单位的面积比值来取得。如果没有工程, 要推动浅层地热能开发做区域评价, 就要进行现场的热传导实验, 因为现场的热传导实验和工程进行对比以后, 是有同等的效应。实际工程讲的就是取热区的平均取热量, 这样来评价区域内的取热量。按照这个办法, 已经初步在几个地方做了这项工作, 比如河北国土资源厅对河北的五个城市都初步进行了计算, 因为这个数是有一定意义的。有很多资料都在讲浅层地热能是现在燃煤供热量的几十倍或者上千倍, 我们在满足这些约束条件下, 不产生环境问题的条件下, 实实在在能供热多少面积呢?北京的结果还没有最后拿出来, 但是按照最保守的估计, 北京平原区约6000km2里的面积里, 采用合理的利用方式, 至少是能够满足现有北京所有建筑面积5×10亿的供热和制冷需要。

这个范围里面的岩土体和地下水, 主要是热量的调节功能。取热量需要评价200m以内的适宜地温差值的指标下, 算一下地热的储存量, 这个储量当然包括几部分。包括这个范围里地下水中的热储存量和岩土体的热储存量, 分别计算。对于地埋管工程的取热量, 国际和国内都有很多算法, 利用现场的热量参数来作为依据, 取得成果, 算出取热量。把地下水的循环利用率算出来以后, 就可以对地下水的循环取热量进行计算。要保证在多年状态下, 能够达到一个热的均衡, 现在有很多现成的软件, 很多公司都有, 可以用国外成熟的软件, 要评价这个工程范围内地温状况和热量的均衡, 评价资源可利用量。对于地下水换热系统必须进行评价, 包括进行腐蚀性的评价和结垢的评价。

很多领导和专家都在关注浅层地热能利用, 地源热泵技术应用推广后产生的环境影响, 要评价热泵工程可能造成的正负效应, 就是对环境的有利影响和不利影响, 提出改善环境的对策, 回答社会和公众关注的问题。总的来讲浅层地热能是清洁能源, 它的主要正效应是减少污染, 减排二氧化碳、二氧化硫, 每一个工程都可以算一算减排量。对于它的负面影响, 要回答一些问题, 对于地下水抽灌系统要回答对地下水流场的扰动, 对水质、水量造成的影响。因为地下水抽灌系统的循环用水量很大, 一个几万平米供暖工程的抽灌系统相当于一个中型水源地的抽水量, 是不是会产生地面沉降等环境问题, 要做一些评价。对于地埋管换热系统, 必须要保证向地下的存热量和取热量的多年均衡。如果不均衡的话, 在工程设计上要采取其他的措施, 不能完全靠地层来进行调节。一般来讲, 应该建立用数值模型, 现在已经有一些比较成熟的模型, 进行多年持续的地温场的模拟和评价。特别是对于单纯采暖和单纯制冷的地源热泵工程要进行仔细的测算。对于地下水换热系统要进行多年的流场模拟。对于地埋管换热系统, 不能光算取热量, 必须评价整年的恢复能力和是否能够恢复到原始状态。

另外对于每一个工程, 在勘察阶段就要算一算经济评价这笔帐, 从总的基本建设初投入和运行费, 然后再算一下它的收益, 进行比较, 这个具体算法很多企业已经有一些成功的经验, 但是这项工作应该是在工程的勘察阶段就要进行的。

总之, 浅层地热能的勘察评价是地源热泵工程设计的基础, 也是区域浅层地热能规划、管理的依据, 应该在地质勘察的基础上, 计算浅层地热能的可利用量和储存量, 评估开发的利用方案, 评估利用浅层地热能的环境影响和经济效益, 科学评价浅层地热能将保证这个清洁能源的可持续开发、利用, 使其产生应有的社会和环境效益。

浅层热能第3篇

关键词：层次分析法,浅层地热能,适宜性评价,德州市

0 引言

德州市位于山东省西北部黄河冲积平原区,能源资源相对贫乏,长期严重缺煤缺电。在能源短缺和环境污染的双层压力下,浅层地热能这一清洁可再生的新能源,日益受到地方政府的重视。据不完全调查,德州市浅层地热能开发利用项目数量已达到14个(包括在建项目),服务面积已达32.5万m2。本文通过采集大量实测资料进行分析,对今后德州市开发浅层地热能的开发利用具有重要意义。

层次分析法(AHP)是20世纪70年代中期由美国运筹学家T.L.Saaty提出的一种能有效地处理决策问题的使用方法,是一种定性和定量相结合、系统化、层次化的分析方法[1]。这种方法将决策者的经验判断给于数量化,在目标因素结构复杂且缺乏必要数据的情况下使用更为方便,因而在实践中得到广泛应用,特别是在工程地质、水文地质分区评价中应用广泛。应用层次分析法评价德州市浅层地热能适宜性,具有较高的可行性和有效性。

1 德州市浅层地热能背景条件

德州市地处黄河冲积平原,属鲁西北平原松散岩类水文地质区,总面积10356km2,地势平缓,气候冬冷夏热。德州市受大地构造断块的控制,坳陷区第四系发育齐全,厚度较大,一般220~320m,在平原、武城、德州及临邑一带,厚度超过280m;隆起区地层厚度较小,一般为180~220m,在齐河—广饶大断裂以南的齐河西南部边缘一带,厚度仅50~170m。岩性以粉土、粉质粘土、粉土互层夹粉砂层为主。主要地质问题为地面沉降[2]。

目前德州市南部和东部以地面沉降-250mm等值线为界所形成的地面沉降面积达3315.34km2,整个德城区形成了-400mm地面沉降漏斗[2],当地政府对地下水的开发利用进行严格控制,以往开发利用工程以地埋管换热系统为主,故只对地埋管换热方式进行适宜性评价。

2 适宜性评价指标及体系

2.1 评价指标指标的选取

根据《浅层地热能勘查评价规范》(DZ/T0225-2009)分区要求,结合工作区实际情况,德州市地埋管换热方式适宜性分区分别选择水文地质条件、施工条件以及地层热物理性质参数来构建评价指标体系。

2.1.1 水文地质条件

掌握区域内含水层的分布、含水层厚度、水温、水质状况等,才能进行地埋管布井设计,尽量避免地下含水层水质污染的事件发生。

2.1.2 施工条件

施工条件主要是钻探时钻进的条件,钻进条件受地层岩性及颗粒大小影响。

2.1.3 地层热物理性质

地下埋管处岩土的热物理性质参数对地埋管换热性能有着重要影响,钻孔地点的岩土热物性参数对埋管单位井深换热量的影响非常大,地层热物理参数决定地埋管的适宜性和取热层位。

2.2 评价体系及因子权重

其评价体系分为3层,从顶层至底层分别为系统目标层(O,Object)、属性层(A,Attribute)和要素指标层(F,Factor)。O层是对地埋管式地源热泵系统应用适宜性评价的一个总的判断;A层是对地埋管式地源热泵系统应用适宜性不同侧面的反映,由水文地质条件、施工条件、地层热物理性质3部分构成;F层是描述各属性指标的最基础要素,由第四系(第三系松散层)厚度、水位埋深、含水层厚度、钻进条件、综合热传导系数、平均比热容共6个指标构成,适宜性分区评价体系结构图见图1。

按照层次分析法的要求,在评价体系层次隶属关系的基础上,通过综合研究,分别比较同一层次各要素之间的相对重要性,并采用1~9标度法给出各要素的分值,其中,对适宜性评价影响越大的因素重要性就越大,分值也越大,由此构造比较矩阵。通过计算,检验比较矩阵的一致性,必要时对比较矩阵进行修改,以达到可以接受的一致性。最后求出要素层中各个要素在目标层中所占的权重[3]。

最终确定各个要素指标因子在目标层中所占的权重(表5)

3 适宜性评价结果

3.1 网络剖分方式

以1:10万底图为基础,按2km×2km的间隔进行网格剖分。

3.2 要素赋值

此次评价采用的所有基础数据均来自近年来的各类地质勘察报告及野外测量数据,数据的预处理主要包括数据的矢量化、数据的分类与标准化,采用GIS软件来实现。

数据的矢量化过程即编制要素指标层各要素分区图,但是各要素分区中所用数据的类型和量纲各不相同,为了在同一评价体系内对不同数据进行比较和运算,需要在评价之前对数据进行标准化处理。此次评价对数据标准化的具体处理方法为:以是否适宜建设地埋管式水源热泵系统为比较标准,对各个要素的范围值在1~9之间打分,越有利于地埋管式地源热泵系统应用的则所获分值越高,从而将所有数据转化为介于1~9之间可以相互比较运算的无量纲数值。各个要素的标准化处理具体过程如下。各要素具体赋值见表6。

通过其空间分析功能对各图层中不同因素所覆盖的结点进行赋值,这样所有的指标层中的因素都通过结点叠加到一起。再乘上各因素的权重系数,进行累加求和。其评价公式:

式中:

P—适宜性区划评价分值

Pi—参与评价的第i项要素的赋值

Wi—第i项要素的权重系数

n—评价因子的个数

根据评价公式求出各评价单元的总积分值P。根据P值的大小,进行适宜性分区。

3.3 适宜性评价

根据此次评价工作实际计算结果的分值分布情况,0~5为地埋管式地源热泵不适宜区;5~7为地埋管式地源热泵较适宜区;7~9为地埋管式地源热泵适宜区。其中适宜区面积为8945.5km2,较适宜区面积为975.1km2,不适宜区面积为435.7km2。最后的评价结果见图2。

4 结语

在大量的实测资料基础上,通过层次分析法对德州市浅层地热能地埋管换热方式进行适宜性评价,第四系(第三系松散层)厚度、水位埋深、含水层厚度、钻进条件、综合热传导系数、平均比热容等6个指标的选取,是符合当地实际和评价要求的。

通过评价分区,德州市地埋管换热方式适宜性划分为适宜、较适宜、不适宜3个区。结果显示,德州市大部分地区浅层地热能条件优越,适宜大力开发浅层地热能。总体看德州市浅层地热能适宜性好,开发潜力巨大。